ĐỒ án môn học cơ sở THIẾT kế máy

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC
KHOA CƠNG NGHỆ CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰC
----------

ĐỒ ÁN MƠN HỌC
CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

1


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Sinh viên thực hiện

: Chu Việt Hoàng

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN HỒNG LĨNH
Lớp

: D12_CODT2

Mã Sinh Viên

: 1781620046

Hà Nội: 3/2020
TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC

KHOA CÔNG NGHỆ CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰC

SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

2


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN ĐỒ ÁN MƠN HỌC: CƠ SỞ THIẾT KẾ MÁY
LỰC
1
KHOA CNCK
TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỘ GIẢM TỐC :
CÔN TRỤ HAI CẤP
-----o0o----(Phương án số 1)

GIẢNG VIÊN:
NGUYỄN HỒNG
LĨNH

Sơ đồ hệ thống dẫn động.

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

3


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Bảng số liệu thiết kế:

STT
Tên
1 Cơng suất thùng trộn:
Số vịng quay thùng
2
trộn:
Chế độ làm việc:
Số ca làm việc:
3
Thời gian phục vụ,
L:
Đặc tính làm việc:

SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

Ký hiệu và thơng số
P = 5 Kw
n = 40 vòng/phút

2 ca
L = 5 năm
êm, 1 chiều, tải va đập nhẹ

4


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

MỤC LỤC

Lời nói đầu
Đồ án chi tiết máy là một trong những đồ án quan trọng nhất của sinh viên ngành
cơ khí và động lực. Đồ án thể hiện những kiến thức cơ bản của sinh viên về vẽ kĩ
thuật, dung sai lắp ghép và cơ sở thiết kế máy, giúp sinh viên làm quen với cách
thực hiện đồ án một cách khoa học và tạo cơ sở cho các đồ án tiếp theo
Hộp giảm tốc là một cơ cấu được sử dụng rộng rãi trong nghành cơ khí nói riêng
và cơng nghiệp nói chung. Và trong mơi trường cơng nghiệp hiện đại hóa ngày
nay, việc thiết kế hộp giảm tốc sao cho phù hợp, tiết kiệm mà vẫn đáp ứng độ bền
là hết sức quan trọng.
Được sự phân công của thầy giáo:Nguyễn Hồng Lĩnh, em thực hiện đồ án: Thiết kế
hộp giảm tốc côn trụ hai cấp. Để ôn lại kiến thức và tổng hợp lý thuyết đã học vào
một hệ thống cơ khi hoàn chỉnh.
Do yếu tố thời gian, kiến thức và các yếu tố khác(dịch bệnh covi-19 ..) nên chắc
chắn có nhiều sai sót, rất mong nhận được những nhận xét quý báu của các thầy.
Xin cảm ơn các thầy hướng dẫn và các thầy trong khoa đã giúp đỡ chúng em hồn
thành đồ án.
Sinh Viên Thực Hiện

Hồng

Chu Việt Hồng

SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

5


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Phần 1:XÁC ĐỊNH CÔNG SUÂT ĐỘNG CƠ VÀ PHÂN PHỐI TỶ SỐ TRUYỀN
I.CHỌN ĐỘNG CƠ:
1.Xác định công suất động cơ:
Công suất động cơ phải lớn hơn công suất cần thiết
Pđc>Pct
Hiệu suất chung của hệ thống
 ch   br1  br2  ol3  x
br1: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng côn răng thẳng
br2: Hiệu suất của bộ truyền bánh răng tru răng thẳng
ol: Hiệu suất của các ổ lăn( 3 cặp ổ lăn)
x: Hiệu suất của bộ truyền xích
Chọn hiệu suất của nối trục là 1:
Suy ra: br1=0,96 ; br2=0,97 ; ol=0,99 ; x=0,92
ch=0,96.0,97.0,993.0,92=0,831
Cơng suất cần thiết:

5

Pct=0,831=6,017 kW

Do hệ thống có sơ đồ tải trọng không đổi theo thời gian ta sử dụng luôn công suất
này để chọn động cơ.
Từ đây ta phải chọn động cơ có cơng suất lớn hơn 6,017kw
2. Xác định số vong quay sơ bộ:
Chọn tỉ số truyền
SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

6


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Tỉ số truyền chung của hệ:
uch=uhgt.ux
Đối với bộ truyền xích, tỉ số truyền ux được chọn trong khoảng 2÷6
Đối với hộp giảm tốc cơn trụ 2 cấp, tỉ số truyền được chọn trong khoảng 10÷25
Ta chọn sơ bộ tỉ số truyền như sau:
Uch=3.11=33
Số vong quay sơ bộ của động cơ:
nđc=nct.uch=40.33=1320 vịng/phút
3. Chọn động cơ:
Kiểu động
cơ
4A132S4Y3

Cơng
suất,
(kW)
7,5

Vận tốc
quay,
(vg/ph)
1455

cos

%

Tmax/Tdn

Tk/Tdn

0,86

87,5

2,2

2,0

Tỉ số truyền thực sự lúc này là:

ndc 1455

uch= =
𝑛𝑙𝑣

40

=36,38

II.Xác định số vòng quay sơ bộ:
-Hộp giảm tốc
Tỉ số truyền chọn sơ bộ là
Uhgt=12
-Bộ truyền xích
Tỉ số truyền cịn lại
𝑢𝑐ℎ 36,38
= 12 =3,03
𝑢𝑔ℎ𝑡

Ux=

-Phân phối tỉ số truyền trong hộp giảm tốc
Chọn tỉ số truyền của cặp bánh răng côn so với bánh răng trụ
SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

7


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

ucôn=1,3 utru
Tỉ số truyền của cặp bánh răng trụ do đó sẽ
utrụ=√

𝑢𝑔ℎ𝑡
1,3

12

=√ 1,3 =3,04

Tỉ số truyền của cặp bánh răng côn
ucôn=

𝑢𝑔ℎ𝑡

=
𝑢 𝑡𝑟ụ

12

3,04

=3,95

Tỉ số truyền cuối cùng của hộp giảm tốc
uhgt = ucôn  utrụ = 3,95.3.04 = 12,008
Sai số tỉ số truyền:
∆=

|12−12,008|
12

=0,06%

Bảng thông số kĩ thuật:
Trục
Thơng số
Cơng suất (kW)
Tỷ số truyền u

Động cơ

I

II

III

Cơng Tác

7,5

6,33

6,88

6,606

5

1

3,95

3,04

2,32

Số vịng quay
(vịng/phút)

1455

1455

368,35

112,17

40

Momen xoắn
(Nmm)

49226,8

41547,42

178373,8

515940,09

1193750

1. CƠNG SUẤT TRÊN CÁC TRỤC:
SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

8


Đồ án CSTKM

PIII=
PII=

𝑃𝑐𝑡

𝑛𝑥 .𝑛𝑜𝑙
𝑃𝐼𝐼𝐼

=

𝑛𝑏𝑟1 .𝑛𝑜𝑙
𝑃𝑐𝑡

𝑛𝑏𝑟2 .𝑛𝑜𝑙

PI=

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

0,6,017
92.0,99

=6,606

6,606

= 0,97.0,99=6,88

=

6,017
=6,33
0,96.0,99

2. MÔ MEN XOẮN TRÊN CÁC TRỤC:
𝑇𝑑𝑐 = 9,55.106
𝑃

𝑃𝑑𝑐
𝑛𝑑𝑐

= 9,55.106

T1=9,55.106 . 1 = 9,55.106 .
𝑛
𝑃

1

T2=9,55.106 . 2 =9,55.106 .
𝑛
𝑃

2

T3=9,55.106 . 3 =9,55.106 .
𝑛
3

𝑃

1455
6,88

1455

= 49226,8𝑁𝑚𝑚

= 41547,42

368,35
6,060

= 178373,82

112,17

Tct=9,55.106 . 𝑐𝑡 =9,55.106 .
𝑛
𝑐𝑡

6,33

7,5

5

= 515940,09

40

= 1193750

PHẦN 2:TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN

2.1. TÍNH TỐN THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN XÍCH
2.1.1. CHỌN LOẠI XÍCH
 Cơng suất trên đĩa xích nhỏ của bộ truyền xích chính là cơng suất trên trục
3:
P3 = 6,606 (Kw), với số vòng quay đĩa xích nhỏ n3=112,17(vịng/phút), với tỉ
số truyền 𝒖𝒙 = 𝟐, 𝟑𝟐

 Vì số vịng quay thấp, tải trọng va đập nhẹ nên ta chọn loại xích ống con lăn.
2.1.2. XÁC ĐỊNH THƠNG SỐ CỦA XÍCH VÀ BỘ TRUYỀN
Chọn số răng của đĩa xích nhỏ:

Theo bảng 5.4 Tài liệu (*), với u=2,32 chọn số răng đĩa xích nhỏ z1 =25

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

9


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Từ số răng đĩa xích nhỏ ta tính đó số răng đĩa xích lớn theo công thức:

z2 = z1 ux = 2,32.25 = 58 răng
Chọn z2 = 58 răng < zmax = 120 răng


Theo công thức (5.3) tài liệu (*), cơng suất tính tốn:
Pt  P3 .k.k z .kn = 6,606.1,747.1.0,45 = 5,19

Trong đó: với z1=25, kz=25/25=1; với n01= 50 (vg/ph),
kn=n01/n3=50/112,17 = 0,45
Theo công thức (5.4) và bảng 5.6 Tài liệu (*):

k  k0 .ka .kdc .kd .kc .kbt  1.1.1.1,2.1,12.1,3=1,747
Với: k0=1: đường tâm của xích làm với phương nằm ngang 1 góc < 400
ka=1: khoảng cách trục a=(3050)pc.
kđc=1: điều chỉnh bằng 1 trong các đĩa xích.
kđ=1,2: tải trọng động va đập nhẹ.
kc=1,12: làm việc 2 ca 1 ngày.
kbt=1,3: mơi trường có bụi, chất lương bôi trơn II (đạt yêu cầu).
 Theo bảng 5.5 Tài liệu (*) với n01=50 (vng/ph), chọn bộ truyền xích 1 dãy có

bước xích pc=38,1mm thỏa mãn điều kiện bền mịn:
Pt  [P]  10,5

 Đồng thời theo bảng (5.8), bước xích pc=38,1mm Khoảng cách trục a=40pc=40.38,1=1524mm;
 Theo cơng thức (5.12) tài liệu (*) số mắt xích.

58−25 2 38,1
2  a z1 + z2  z2 - z1  pc 2.1524 25+58
+(
) .
x
+
+
=122,18
   38,1 +
2
2π
1524
pc
2
 2π  a
2

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

10


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Lấy số mắt xích chẳn x=122, tính lại khoảng cách trục theo cơng thức



(5.13) tài liệu (*)
2
2

z +z
z +z 

z -z  
a = 0,25  p c   X c - 1 2 +  X c - 1 2  - 2   2 1  
2
2 


 π  

= 0,25.38.1.[122 −

25+58
2

+ √(122 −

25+58

2

2

) − 2. (

58−25
π

2

) ]

= 1520mm


Để xích không chịu lực căng quá lớn, giảm a 1 lượng bằng:

Δa = 0,003.a ≈ 5𝑚𝑚 do đó a = 1520 – 5 = 1515 mm.

 Số lần va đập của xích: Theo (5.14) tài liệu (*)
i

z1  n3 25.112,17

=1,53  [i]  20 (bang 5.9 tai lieu (*))
15.122
15 X c

2.1.3. TÍNH KIỂM NGHIỆM XÍCH VỀ ĐỘ BỀN

Theo (5.15) tài liệu (*): s 



Q
kd Ft  F0  FV

Với :
- Theo bảng 5.2 tài liệu (*), tải trọng phá hỏng Q=127 000N, khối lượng
1m xích q=5,5kg
- kđ=1,2 (Tải trọng va đập nhẹ, tải trọng mở máy bằng 150% tải trọng làm
việc).
-

v

Z1. pc .n3 25.38,1.112,17

= 1,78 𝑚/𝑠
60000
60000

- Lực vòng: Ft=1000.P/v=1000.6,606/1,78 = 3711,24N
- Lực căng do lực li tâm: FV=q.v2=5,5.1,782= 17,42N;

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

11

Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

- Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
F0=9,81.kf.q.a=9,81.4.5,5.1,515=326,97N (Với kf=4 khi bộ truyền nằm
ngang nghiêng 1 góc <400)

Do đó: 1,2.3711,24+326,97+17,42 = 26,47
127000

Theo bảng 5.10 với n=50vg/ph, [s]=7. Vậy s>[s]: bộ truyền xích đảm bảo đủ
bền.
2.1.4 Xác định thơng số đĩa xích:
 Đường kính đĩa xích: Theo cơng thức (5.17) tài liệu (*) và bảng 14.4b:
 d1=𝑝𝑐 /sin(π/z1)=38,1/sin(π/25)=304mm ;

d2=𝑝𝑐 /sin(π/z2)=38,1/sin(π/58)=703,74mm.(Đường kính vịng chia)

 da1=𝑝𝑐 [0,5+cotg(π/Z1)]=320,6mm;

da2=𝑝𝑐 [0,5+cotg(π/Z2)]=721,76mm (Đường kính vịng đỉnh răng).

 df1=d1-2r=304-2.11,2=281,6mm

df2=d2-2r=703,74-2.11.2=681,34mm
(với bán kính đáy r=0,5025d1+0,05=0,5025.22,23+0,05=11,2mm và
d1=22,23mm bảng 5.2 tài liệu(*))
 Kiểm nghiệm độ bền tiếp xúc của đĩa xích theo cơng thức (5.18) tài liệu
(*):

 H  0, 47. kr .(Ft .Kd  Fvd ).E / ( A.kd )
1

= 0,47.√0,42.

Với:

(3711,24.1,2+6.2).2.1.105
395.1

= 468,96

Ft=3711,24
kr=0,42: hệ số ảnh hưởng số răng xích (Với z1=25).
Kđ=1,2: hệ số tải trọng động (Tải động, va đập nhẹ)
SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

12


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Fvđ1=13.10-7n1.p3.m=13.10-7.112,17.38,13.1=6,2N: lực va đập trên m dãy
xích.
E=2E1E2/(E1+E2)= 2,1.105 Mpa
A=395mm2: diện tích của bản lề (bảng 5.12 tào liệu (*))
Theo bảng 5.11 sách (* ) ta chọn vật liệu chế tạo đĩa xích là Thép C45 tôi cải

thiện. Độ cứng là HB170, đạt độ cứng tiếp xúc [  H ]=500MPa
2.1.5 Xác định lực tác dụng lên trục:
 Fr = kx.Ft = 1,15.3711,24=6.107.kx.P/Z.p.n =4267,9(N)
Với
kx =1,15 hệ số kể đến trọng lượng xích, khi nghiêng 1 góc < 400
Ft= 3711,42 N: Lực vòng.
 Lực căng do lực li tâm: FV=q.v2=5,5.1,782=17,42 N;
 Lực căng do trọng lượng nhánh xích bị động sinh ra:
F0=9,81.kf.q.a= 9,81.4.5,5.1,515=326,97N (Với kf=4 khi bộ truyền nằm
ngang nghiêng 1 góc <400)

BẢNG 2.1. THƠNG SỐ CƠ BẢN CỦA BỘ TRUYỀN XÍCH

Thơng
số

Kí
hiệu

Bước xích

pc

Số răng đĩa xích
Đường kính vịng

z
d

SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

Cơng thức tính đĩa xích
Bánh dẫn
Bánh bị
dẫn
38,1
mm
25 răng
58răng
304 mm
703,74 mm
13


Đồ án CSTKM

chia
Đường kính vịng
đỉnh
Đường kính vịng
đáy
Đường kính vành
đĩa
Đường kính con lăn
/ đường kính chốt
Bán kính đáy

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

da

320,6 mm

721,76 mm

df

281,6 mm

681,34 mm

dv

258,2mm

804,9 mm

dl /
dc
r

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

dl = 22,23
mm

dc = 11,1
mm
11,2 mm

14


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

2.2. THIẾT KẾ BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG:
Đây là bộ truyền bôi trơn tốt (bộ truyền kín) ta tính tốn theo độ bền mỏi tiếp xúc
để tránh hiện tượng tróc rỗ bề mặt và kiểm nghiệm lại điều kiện bền uốn.
2.2.1.Bộ truyền cấp nhanh
2.2.1.1.Vật liệu và nhiệt luyện bánh răng
Ta chọn loại vật liệu hai cấp của bánh răng như nhau (thép C45 thường
hóa). Ta chọn như sau:
- Độ rắn bánh nhỏ là 250 HB
- Độ rắn bánh lớn là 235 HB
2.2.1.2. Ứng suất cho phép:
* Ứng suất tiếp xúc cho phép Khi chưa có kích thước bộ truyền ta có thể
tính sơ bộ theo cơng thức (3.5)
[𝜎𝐻 ]=𝜎𝑂𝐻 lim=

0,9.𝐾𝐻𝐿
𝑠𝐻

*Giới hạn mỏi tiếp xúc tương ứng với chu kì cơ sở được cho trong bảng
(3.5)
𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚1 =2H1+70=570MPa
𝜎𝑂𝐻 lim2 =2H2+70=540Mpa
*Hệ số tuổi thọ KHL được xác định theo cơng thức (3.7)
KHL= √ 𝑂𝐻

𝑁
𝑚𝐻

𝑁

𝐻𝐸

trong đó:
NHE - số chu kỳ làm việc tương đương
NHO - số chu kỳ làm việc cơ sở
mH - bậc của đường cong mỏi, có giá trị bằng 6.
*Số chu kỳ làm việc tương đương được xác định theo công thức (3.8)
NHE=60cnLh với số chu kì Lh=5.300.2.8=24000h
Suy ra: NHE1=60.1.1455.24000=2,09.109 chu kì
NHE2=

𝑁𝐻𝐸1
𝑢

=0,53.109 chu kì

SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

15


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

*Số chu kỳ làm việc cơ sở phụ thuộc vào độ rắn bề mặt tùy theo phương
pháp nhiệt luyện cho trong bảng( 3.5)

NHO1= 30.𝐻1 2,4 = 30.2502,4 =1,7.107 chu kì
NHO2= 30.𝐻2 2,4 = 30.2352,4 =1,4.107 chu kì
Vì NHE1>NHO1 và NHE2>NHO2 nên KHL1=KHL2=1
*Hệ số an tồn có giá trị theo bảng (3.5)
sH=1,1
*Ứng suất tiếp xúc cho phép sơ bộ của từng bánh răng:
[𝜎𝐻1 ]=𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚1

[𝜎𝐻2 ]=𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚2

0,9.𝐾𝐻𝐿1

𝑠𝐻1
0,9.𝐾𝐻𝐿2

0,9.1
1,1
0,9.1

=570.

𝑠𝐻2

=540.

1,1

=466,36 MPa
=441,82 MPa

*Đây là bộ truyền bánh răng thẳng nên:
[𝜎𝑂𝐻 ]=[𝜎𝑂𝐻 ]𝑚𝑖𝑛 =441,82 MPa
* Ứng suất uấn cho phép:
-Giới hạn mỏi uốn, tương ứng với chu kỳ cơ sở NFO được chọn phụ thuộc
vào độ rắn bề mặt, phụ thuộc vào phương pháp nhiệt luyện, tra theo bảng
3.5
𝜎0𝐹 𝑙𝑖𝑚1 =1,8.H1=450 MPa
𝜎0𝐹 𝑙𝑖𝑚2 =1,8.H2=423 MPa
*Hệ số tuổi thọ KKL xác định theo công thức (3.21)
KFL= √𝑁𝐹𝑂
6

𝑁

𝐹𝐸

*Số chu kỳ cơ sở:
NFO=5.106 chu kì
*Số chu kỳ làm việc:
NHE1=60.1.1455.24000=2,09.109 chu kì
NHE2=

𝑁𝐻𝐸1
𝑢

=0,53.109 chu kì

*Do tồn bộ số chu kỳ làm việc tương đương đều lớn hơn số chu kỳ làm việc cơ sở
nên ta có:
KFL1=KFL2=1
SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

16


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

*Hệ số an tồn có giá trị theo bảng 3.5:
sF = 1,75
*Ứng suất uốn cho phép sơ bộ của từng bánh răng:
[𝜎𝐹1 ]=450.

[𝜎𝐹2 ]=423.

1

1,75
1

=257,14 MPa

1,75

=241,71 MPa

2.2.1.3. Hệ số chiều rộng vành răng và hệ số tải trọng tính:

* Hệ số chiều rộng vành răng 𝜓𝑏𝑒
Ta chọn:

𝜓𝑏𝑒 =0,285

*Hệ số tải trọng tính:

Từ 𝜓𝑏𝑒 ta suy ra tỷ số sau:
𝜓𝑏𝑒 .𝑢 0,285.3,95

2−𝜓𝑏𝑒

=

2−0,285

=0,656

Giả sử trục được lắp trên ổ đũa côn, tra bảng (3.14) ta được hệ số tập trung tải
trọng:
KHβ = 1,602
*Giá trị KFβ có thể xác định gần đúng theo công thức (3.78)
KFβ = 1+( KHβ -1).1,5=1+(1,602-1).1,5=1,903
Ta chọn sơ bộ hệ số tải trọng tính KH=𝐾𝐻β
2.2.1.4. Đường kính vịng chia ngồi:

*Đường kính vịng chia ngồi được xác định theo công thức (3.79)
3

de1=95.√

𝑇1 𝐾𝐻β

0,85.(1−0,5.𝜓𝑏𝑒)2 .𝜓𝑏𝑒 𝑢[𝜎𝑂𝐻]2

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

17


Đồ án CSTKM
3

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

=95. √ 0,85.(1−0,5.0,285)2 .0,285.3,95.441,822
41547,42.1,602

=74,61mm

2.2.1.5. Môđun vịng ngồi:

*Từ giá trị de1 tìm được và giá trị tỷ số truyền đã có, ta chọn giá trị theo bảng 3.15
z1p = 17
*Vì H1 và H2 < 350 ta có:
z1=1,6 z1p= 1,6.17=27,2 chọn z1=27 răng
z2=u.z1= 3,95.27=106,65 chọn z2=107 răng
*Tỷ số truyền thực:

𝑧 107

um= 2= 27 =4
𝑧
1

*Sai số tương đối tỷ số truyền:
𝑢𝑚 −𝑢
𝑢

=

3,96−3,95
=0,25%
3,95

< 2÷3%

*Mơđun vịng chia ngồi được tính theo công thức:
𝑑

75

me= 𝑒1= = 2,7
𝑧
27
1

theo tiêu chuẩn chọn me=2,5

2.2.1.6. Thơng số bộ truyền:
Theo bảng 3.4:

* Đường kính vịng chia ngoài:
de1 = 2,5.27 = 67,5mm; de2 = 2,5.107 = 267,5mm
*Chiều dài cơn ngồi:

SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

18


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Re=0,5me √𝑧1 2 + 𝑧2 2 =0,5.2,5.√272 + 1072 =138 mm
*Chiều dài cơn trung bình:
Rm=Re.(1-0,5𝜓𝑏𝑒 )= 138.(1-0,5.0,285)=118 mm

*Mơđun vịng trung bình:

mm=me.(1-0,5𝜓𝑏𝑒 )=2,5.(1-0,5.0,285)=2 mm

*Đường kính vịng chia trung bình:

dm1=mm.z1=2,14.27=57,78mm
dm2=mm.z2=2,14.107=228,98mm
*Góc cơn chia:
𝛿 1=arctg(𝑢)=arctg( 3,95)=14°

1

𝛿 2=90-14=76°

1

*Chiều rộng vành răng:
b=𝜓𝑏𝑒 .Re=0,285.138=39mm

2.2.1.7. Cấp chính xác bộ truyền:
*Vận tốc vịng theo đường kính trung bình theo (3.81)
vm=

𝜋𝑑𝑚1 𝑛1 3,14.57,78.1455
60000

=

60000

=4,39m/s

Theo bảng 3.10 ta chọn cấp chính xác 7
2.2.1.8. Các giá trị lực tác dụng lên bộ truyền:
Các lực tác dụng lên bánh dẫn được xác định:
*Lực vịng:
SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

19

Đồ án CSTKM

Ft1=

2𝑇1

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

57,78,42
2.41547

=1438,12N

𝑑𝑚1

=
*Lực hướng tâm:

Fv1=1438,12.tg20°.cos14°=507,88N
*Lực dọc trục:

Fa1=1438,12.tg20°.sin14°=126,62N
2.2.1.9. Hệ số tải trọng động:
Với cấp chính xác 7 và vận tốc vòng 4,61m/s tra bảng 3.16 ta được:
KHv = KFv = 1,048
2.2.1.10. Kiểm nghiệm ứng suất tiếp xúc:
*Ứng suất tiếp xúc được xác định theo công thức (3.85):
𝜎𝐻 =ZH.ZM.Z𝜀.√

2.𝑇1 .𝐾𝐻 .√𝑢2 +1
0,85.𝑑𝑚1 2 .𝑏𝑢

Trong đó: Các hệ số ZH, ZH, Zε tính tốn tương tự như bộ truyền bánh răng trụ

răng thẳng. Nếu vật liệu là thép thì ZM =275MPa1/2. Tương tự ZH = 1,76 khi α =
20°.
*Hệ số ảnh hưởng của tổng chiều dài tiếp xúc được tính theo (3.55):
Z𝜀=√

4−𝜀𝛼
3

trong đó εα là hệ số trùng khớp ngang tính theo (3.58):

𝜀𝛼=1,88-3,2.( + )=1,88-3,2.( + )=1,731
𝑧
107
27
𝑧
1

1

1

Suy ra: Z𝜀=√

1

2

4−1,731
3

1

=0,87

*Hệ số tải trọng tính:
KH = KHβKHv = 1,602.1,048 = 1,679
SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

20


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Suy ra:
𝜎𝐻 =1,76.275.0,87.√

2.41547,42.1,679.√3,952 +1=478,28MPa
0,85.57,782 .39,31.3,95

*Ứng suất tiếp xúc cho phép theo (3.60):
𝐾𝐻𝐿.𝑍𝑅 .𝑍𝑉 .𝐾𝑙 .𝐾𝑥𝐻

[𝜎𝑂𝐻 ]=𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚

𝑠𝐻

*Hệ số ảnh hưởng của độ nhám bề mặt:
Khi Ra = 1,25 ữ 2,5àm thỡ ZR = 0,95
*H s ảnh hưởng vận tốc vịng:

Khi H ≤ 350 thì Zv = 0,85.𝑣 0,1 = 0,85.4,610,1 = 0,99

*Hệ số xét đến ảnh hưởng của điều kiện bôi trơn, thông thường chọn Kl = 1
*Hệ số ảnh hưởng của kích thước răng :
KxH=√1,05 −

Suy ra:

𝑑

104

=√1,05 −

𝑍𝑅 𝑍𝑉 𝐾𝑙 𝐾𝑥𝐻

[𝜎𝐻 ]= [𝜎𝐻 ]

0,9

57,78
104

=1,022

0,95.0,99.1.1,022
=471,86MPa
0,9

=441,82.

𝜎𝐻 =333,18MPa<[𝜎𝐻 ]=471,86MPa

Vậy bộ truyền thỏa mãn điều kiện bền tiếp xúc.
2.2.1.11. Kiểm nghiệm ứng suất uốn:
*Hệ số dạng răng được tính bằng cơng thức thực nghiệm theo (3.66):
YF=3,47+

13,2
𝑍𝑣

-

27,9𝑥
𝑍𝑣

+ 0,092𝑥 2

*Xác định số răng tương đương:

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

21

Đồ án CSTKM
𝑧1

𝑐𝑜𝑠𝛿1
𝑧2

zv1=
zv2=

𝑐𝑜𝑠𝛿2

=

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

27
𝑐𝑜𝑠14°

=27,82

107

=𝑐𝑜𝑠76°=442,29

𝑌𝐹1 = 3,47 +

Suy ra:

𝑌𝐹2 = 3,47 +

13,2

27,82

13,2

= 3,94

442,29

*Ứng suất uốn cho phép

= 3,5

* Hệ số xét đến ảnh hưởng khi quay hai chiều đến độ bền mỏi: KFC = 1 khi quay
1 chiều. Hệ số xét đến ảnh hưởng của độ nhám: YR = 1 khi phay và mài răng.
*Hệ số kích thước:
Yx = 1,05 – 0,005m = 1,05 – 0,005.2,5 = 1,0375
*Hệ số độ nhạy vật liệu bánh răng đến sự tập trung ứng suất:
Yδ = 1,082 – 0,172lgm = 1,082 – 0,172lg2,5 = 1,014
Suy ra:
[sF1] = [sF1]YRYxYd KFC = 257,14.1.1, 0375.1, 014.1 =270,52MPa
[sF 2 ] = [sF 2 ]YRYxYdKFC = 241,71.1.1, 0375.1, 014.1 =254,28Mpa
* Đặc tính so sánh độ bền các bánh rang:
[𝜎𝐹1 ]
𝑌𝐹1

[𝜎𝐹2 ]

𝑌𝐹2

=

=

257,14
3,94

241,71
3,5

= 65,26

= 69,06

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

22


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Ta kiểm nghiệm độ bền uốn cho bánh dẫn là bánh răng có độ bền thấp hơn
*Gía trị ứng xuất uốn tại chân răng:
𝜎𝐹 =

𝑌𝐹 𝐹𝑡 𝐾𝐹

0,85𝑏𝑤 𝑚𝑚

*Hệ số tải trọng tính:
KF = KFβKFvKFα
Khi ncx  9 thì KF a = 1 và các hệ số KFβ và KFv được xác định ở trên.
Suy ra:

KF = 1,903. 1,048 = 1,994

*Ứng suất uốn tính tốn:
𝜎𝐹1 =

3,94.1438,12.1,994
=
0,85.39,31.2,14

158,01Mpa

F1  173,5MPa    F1  270, 51MPa
Vậy bộ truyền thỏa mãn độ bèn uốn.
Bảng2.2.1 Các thông số cơ bản của bộ truyền cấp nhanh
Thơng số

Giá trị

Modul vịng ngồi

𝑅𝑒 = 138𝑚𝑚

Chiều rộng vành răng

bw = 39mm

Tỷ số truyền

um=4

Góc nghiêng răng

β=0

Chiều dài côn

mte= 2 mm

Số răng bánh răng

z1=27

z2=107

Hệ số dịch chỉnh

x1=0

x2=0

Đường kính vịng chia

dm1=57,78mm

dm2=228,98mm

Góc cơn chia

2.2.2. BỘ TRUYỀN CẤP CHẬM

𝛿1 = 14°

𝛿2 = 76°

2.2.2.1. Chọn vật liệu và nhiệt luyện bánh răng

SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

23


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

Do bộ truyền có tải trọng trung bình, khơng có u cầu gì đặc biệt. Theo bảng
6.1 tài liệu (*) ta chọn vật liệu cặp bánh răng như sau:
Bánh chủ động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB241…285 có



σb1=850Mpa, σch1=580Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB1=250HB.

Bánh bị động: thép 45 tôi cải thiện đạt độ rắn HB192…240 có



σb2=750Mpa, σch1=450Mpa, ta chọn độ rắn bánh nhỏ HB2=235HB.
2.2.2.2. Xác định ứng suất cho phép:
 Số chu kì làm việc cơ sở:

- 𝑁𝐻𝑂1 = 30𝐻𝐵12,4 = 30 . 2502,4 = 1,7. 107 (chu kì) 

- 𝑁𝐻𝑂2 = 30𝐻𝐵22,4 = 30 . 2352,4 = 1,4. 107 (chu kì) 
- 𝑁𝐹𝑂1 = 𝑁𝐹𝑂2 = 5.106 (chu kì) 

Tuổi thọ: Lh  5.300.2.8= 24000h

-

 Số chu kì làm việc tương đương, xác định theo sơ đồ tải trọng

𝑁𝐻𝐸 = 𝑁𝐹𝐸 = 𝑁 = 60𝑐𝑛𝐿ℎ
= 60 . 1 . 1455. 24000
= 2,09. 109 (𝑐ℎ𝑢 𝑘ì)
-

 N HE1  N HO1

 N  N HO2
Ta thấy  HE2
nên chọn NHE  NHO để tính tốn.
 N FE 1  N FO 1

N  N
FO 2
 FE 2

- Suy ra K HL1  KHL 2  KFL1  KFL 2  1
*ỨNG SUẤT CHO PHÉP:
Theo bảng 6.2 tài liệu (*) với thép 45, tôi cải thiện:

*Giới hạn mỏi tiếp xúc:𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 = 2𝐻𝐵 + 70; SH=1,1

Bánh chủ động: 𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 = 2𝐻𝐵1 + 70 = 2.250 + 70 = 570𝑀𝑃𝑎
SVTH:CHU VIỆT HOÀNG MSV:1781620046

24


Đồ án CSTKM

GVHD: Nguyễn Hồng Lĩnh

- Bánh bị động: 𝜎𝑂𝐻 𝑙𝑖𝑚 = 2𝐻𝐵2 + 70 = 2.235 + 70 = 540𝑀𝑃𝑎
*Giới hạn mỏi uốn: 𝜎0𝐹lim = 1,8𝐻𝐵
- Bánh chủ động: 𝜎0𝐹lim = 1,8𝐻𝐵1 = 1,8  . 250 = 450(𝑀𝑃𝑎) 
- Bánh bị động: 𝜎0𝐹lim = 1,8𝐻𝐵2 = 1,8  . 235 = 423(𝑀𝑃𝑎) 

*Ứng suất tiếp xúc cho phép :

- Tính tốn sơ bộ : [𝜎𝐻 ] = 𝜎 𝑜 𝑂𝐻lim
nên

- ⇒ [𝜎𝐻 ] =

0,9𝐾𝐻𝐿
𝑠𝐻

với sH  1,1 (Thép 45 tôi cải thiện)

0,9. 𝐾𝐻𝐿1
0,9
 
= 466,36(𝑀𝑃𝑎)
= 570
1,1
𝑠𝐻
0,9
 
0,9. 𝐾𝐻𝐿2
[𝜎𝐻2 ] = 𝜎 0 𝐻lim2
= 540
= 441,82(𝑀𝑃𝑎)
𝑠𝐻
1,1

[𝜎𝐻1 ] = 𝜎 0 𝐻lim1
[𝜎𝐻1 ]+[𝜎𝐻2 ]
2

=

*Ứng suất uốn cho phép :

466,36+441,82
2

= 454,09(𝑀𝑃𝑎)

𝜎 𝑜 𝐹lim 𝐾𝐹𝐶
[𝜎𝐹 ] =
𝐾𝐹𝐿
𝑠𝐹

Với K FC  1 (do quay 1 chiều), sF  1, 75 – tra bảng 6.2 tài liệu (*)

- [𝜎𝐹1 ] = 1,75 . 1 = 257,14(𝑀𝑃𝑎)
450

- và [𝜎𝐹2 ] =

423

1,75

. 1 = 241,71(𝑀𝑃𝑎)

*ỨNG SUẤT QUÁ TẢI CHO PHÉP:

[𝜎𝐻 ]𝑚ax = 2,8𝜎𝑐ℎ2 = 2,8.450 = 1260𝑀𝑝𝑎
- [𝜎𝐹1 ]𝑚ax = 0,8𝜎𝑐ℎ1 = 0,8.580 = 464𝑀𝑝𝑎
[𝜎𝐹2 ]𝑚ax = 0,8𝜎𝑐ℎ2 = 0,8.450 = 360𝑀𝑝𝑎
2.2.2.3. Xác định sơ bộ khoảng cách trục:

Theo công thức (6.15a) tài liệu (*) ta có:

SVTH:CHU VIỆT HỒNG MSV:1781620046

25